Modèle à une diode
Le modèle à une diode est un circuit électrique équivalent qui représente une cellule photovoltaïque par une source de courant, une diode, une résistance série (Rs) et une résistance shunt (Rsh). Ses paramètres sont résolus à partir des points de la fiche technique, si bien qu'il reproduit les courbes I–V et P–V d'un module sous n'importe quelle irradiation et température.
Le modèle à une diode est la façon standard de décrire mathématiquement le comportement électrique d'une cellule photovoltaïque. Il représente la cellule par un circuit équivalent : une source produisant le courant photogénéré, une diode placée à ses bornes qui rend compte du comportement de la jonction p-n, une résistance shunt (Rsh) qui traduit les fuites et une résistance série (Rs) qui traduit les pertes résistives dans la cellule et ses contacts.
Sa force est de généraliser à partir d'une fiche technique. Un fabricant ne publie qu'une poignée de points, tension à vide (Voc), courant de court-circuit (Isc) et point de puissance maximale (Vmp, Imp), tous mesurés dans les conditions d'essai normalisées. En ajustant les paramètres du circuit équivalent pour que le modèle passe par ces points, le modèle à une diode peut ensuite générer les courbes courant-tension (I–V) et puissance-tension (P–V) complètes sous n'importe quelle autre irradiation et température.
C'est ce qui rend une simulation réaliste possible. Dès que chaque module dispose d'une courbe I–V fidèle, les chaînes se construisent en sommant les tensions des modules à chaque niveau de courant, et les raccordements en parallèle en sommant les courants à chaque niveau de tension. Le point de puissance maximale de l'onduleur se trouve ensuite sur la courbe P–V combinée. Rien de tout cela ne fonctionne à partir du seul rendement de plaque : il faut une courbe qui réagisse correctement aux conditions.
Il capte aussi les cas difficiles. Parce que le modèle est physique, il représente le comportement d'un module sous ombrage partiel, au moment où les diodes de dérivation s'activent, et aux extrêmes de température où Voc et Isc se déplacent. Ce sont précisément les situations où un simple abattement en pourcentage donne la mauvaise réponse.
Pourquoi c'est important pour les installateurs photovoltaïques
Le modèle à une diode est le moteur discret sous un productible digne de confiance. C'est lui qui fait qu'un devis correctement modélisé tient après la pose, y compris sur des toitures ombragées ou mal orientées. SolarVis résout le modèle à une diode pour chaque module à partir de sa fiche technique, puis construit par-dessus les chaînes, les entrées MPPT et la production horaire : le chiffre que vous montrez au client s'appuie sur la physique et non sur une hypothèse forfaitaire.
Questions fréquentes
- Quels sont les cinq paramètres du modèle ?
- La forme classique en compte cinq : le courant photogénéré, le courant de saturation de la diode, le facteur d'idéalité de la diode, la résistance série Rs et la résistance shunt Rsh. Ils sont résolus pour que le modèle passe par les points connus de la fiche technique, à savoir la tension à vide, le courant de court-circuit et le point de puissance maximale.
- Quelle différence avec le modèle à deux diodes ?
- Le modèle à deux diodes ajoute une seconde diode pour représenter séparément le courant de recombinaison dans la zone de déplétion, ce qui améliore la précision à faible irradiation et pour certaines technologies de cellule. Le modèle à une diode est plus simple, demande moins de données d'entrée et reste assez précis pour l'immense majorité des calculs de productible, d'où son statut de standard du secteur.
- Pourquoi compte-t-il pour les estimations de production ?
- Parce qu'il reproduit la courbe I–V réelle, il capte le comportement d'un module sous ombrage partiel, à température élevée et à des irradiations éloignées du nominal, autant de conditions qu'un abattement forfaitaire de rendement ne sait pas représenter. Construire les courbes de chaîne et de champ à partir de courbes fidèles par module est ce qui rend un productible simulé digne de confiance.
